¿El momento angular total del sistema Tierra-Luna incluye momentos angulares de rotación individuales?

Para calcular el momento angular de un cuerpo, necesitamos especificar un punto (¿o un eje?) desde el cual definir el vector de desplazamiento r , de modo que L = r × pag .

Para un cuerpo rígido, la fórmula se convierte en L = I ω , suponiendo que el momento de inercia no es un tensor. Así que en este caso necesitamos especificar un eje.

AHORA: ¿y si quisiera calcular el momento angular total del sistema Tierra-Luna? ¿Cuál es el punto/eje más sensato a elegir?

Diría, intuitivamente, el centro de masa del sistema.

Entonces, sobre el CoM,

L nene = L  de la Tierra debido a su órbita alrededor del centro de masa + L  de la Luna debido a su órbita alrededor del centro de masa + momento angular debido a las rotaciones de la Tierra y la Luna alrededor de sus propios ejes ?

No estoy seguro de si y cómo incluir las rotaciones de la Luna y la Tierra alrededor de sus ejes: sé que tienen que entrar de alguna manera debido al efecto de fricción de las mareas en la órbita de la Luna, pero no sé cómo conciliar esto con el hecho de que elegí el centro de masa como punto de referencia aquí, y ninguno de los ejes de rotación tiene nada que ver con el centro de masa del sistema Tierra-Luna.

Cambié tus vectores para usar flechas para que ω se mostraría correctamente; no creo que sea posible hacer un omega audaz aquí. Espero que todo esté bien.
@DavidZ Bueno, en realidad: ω .
@joshphysics ah, me olvidé de eso.
El teorema del eje paralelo le permite calcular el momento angular de rotación alrededor del centro de cada cuerpo y luego traducirlo al centro de masa del sistema. Aún debe tener en cuenta que los ejes no son perpendiculares a las órbitas; probablemente necesitará asumir que el momento de inercia es un tensor para esto.

Respuestas (1)

Considere dos cuerpos A y B. Con respecto a un sistema de coordenadas inercial con origen en el punto O, las coordenadas de las partículas en A son vectores X a V 3 con a = 1 , 2 , , norte A y de manera similar las coordenadas de las partículas de B son X b V 3 con b = 1 , 2 , , norte B . Los momentos frente al marco inercial con origen en el punto O de las partículas de A son pag a V 3 y los momentos de las partículas de B son pag b V 3 . El momento angular total del sistema en el punto O es,

j = a X a × pag a + b X b × pag b   .
Introduzcamos el centro de masa del cuerpo A como X A V 3 ,
X A = a metro a X a a metro a = a metro a X a METRO A
y el centro de masa del cuerpo B como,
X B = b metro b X b b metro b = b metro b X b METRO B
Sumando y restando las coordenadas del centro de masa,
j = a ( X a X A ) × pag a + b ( X b X B ) × pag b + X A × a pag a + X B × b pag b   .
Los dos primeros términos de la RHS son los momentos angulares de los cuerpos con respecto a sus respectivos centros de masa. X A y X B . Escribamos estas contribuciones como j A V 3 y j B V 3 . El momento angular total es ahora,
j = j A + j B + X A × a pag a + X B × b pag b   .
Sea el momento lineal de las partículas del cuerpo A,
PAG A = a pag a
con una fórmula similar para la suma de los momentos de las partículas del cuerpo B. Coloque estas fórmulas en la ecuación del momento angular total,
j = j A + j B + X A × PAG A + X B × PAG B   .
Esta es precisamente la división del momento angular total que escribió Harold en su pregunta. j A y j B son los momentos angulares de A y B con respecto a sus propios centros de masa. X A × PAG A es el momento angular orbital de A con respecto al origen O de las coordenadas inerciales y X B × PAG B es el momento angular orbital de B con respecto a O. El punto O podría tomarse como el centro de masa del sistema completo, pero no importa para el resultado anterior.